Вязкое и хрупкое разрушения — это сложные процессы, которые напрямую зависят от условий эксплуатации, химического состава и механических свойств самих материалов. Глубокое понимание природы этих процессов крайне важно не только для выбора специальных сталей и прецизионных сплавов и условий их эксплуатации, но и для методов обработки. Эти знания актуальны не только в конструкторских бюро при проектировании металлоконструкций и специализированного оборудования, но и на предприятиях, которые производят материалы с разными физико-механическими свойствами.
Заметной пластической деформации при хрупком разрушении не наблюдается. Процесс происходит внезапно и быстро, что делает его крайне опасным для конструкций, находящихся под нагрузкой. Хрупкое разрушение обычно возникает в результате воздействия на материал низких температур, сильных ударных нагрузок или других внешних факторов, которые снижают вязкость стали или сплава.
Основные признаки хрупкого разрушения:
В условиях эксплуатации, где возможно воздействие ударных нагрузок или низких температур, хрупкое разрушение может приводить к катастрофическим последствиям. Поэтому при проектировании ответственных металлоконструкций важно предусмотреть возможные риски и принять меры для их предотвращения.
Хрупкое разрушение заключается в сверхбыстром растрескивании сталей или сплавов при воздействии невысоких напряжений и без повышения внешней нагрузки. При возникновении трещины в хрупком материале она очень быстро распространяется. Это связано с тем, что упругая энергия, сосредоточенная в области концов трещины, быстро высвобождается, приводя к мгновенному растрескиванию. Критический размер трещины, при котором начинается разрушение, зависит от толщины материала, его структуры и наличия участков с локализованной неоднородностью (концентраторов напряжений).
Перед окончательным разрывом материала при вязком разрушении наблюдается значительная пластическая деформация. Такой процесс, по сравнению с хрупким разрушением, считается более безопасным, так как стальная конструкция успевает поглотить значительное количество энергии, что замедляет ее разрушение и позволяет предпринять корректирующие меры.
Особенности вязкого разрушения:
Основной механизм вязкого разрушения связан с необратимыми пластическими деформациями, вызванными превышением предельно допустимого напряжения для упругих элементов. При увеличении нагрузки или изменении температуры сталь начинает «течь», растягиваясь до тех пор, пока не достигнет критического предела прочности. Важно отметить, что вязкие материалы могут поглощать значительно больше энергии до разрушения, чем хрупкие, что делает их предпочтительными для использования в конструкциях, испытывающих длительные нагрузки или работающих в условиях повышенных температур.
Хрупкое и вязкое разрушения не исключают друг друга. Одни и те же стали и сплавы, в зависимости от действующих на них нагрузок и других внешних факторов, могут демонстрировать оба варианта поведения.
К эксплуатационным условиям, способствующим хрупкому растрескиванию, относятся:
Основной фактор, который снижает способность металлов к пластической деформации и увеличивает их склонность к хрупкому разрушению — хладноломкость — изменение структуры сплава при понижении рабочей температуры. Однако это свойственно не всем материалам. Например, сплавы марок 12Х18Н9 и 12Х18Н10Т сохраняют свою пластичность даже при очень низких температурах. Но большая часть сталей при понижении рабочей температуры приобретает склонность к хрупкому растрескиванию. Поэтому при выборе материалов для работы в условиях низких температур нужно тщательно изучать их характеристики и проводить соответствующие испытания.
Характер разрушения металла также определяется его внутренней структурой. Материалы с разными кристаллическими решетками по-разному реагируют на внешние воздействия.
Еще одним важным фактором, влияющим на склонность материала к хрупкому растрескивания, является размер зерна. Именно он определяет температуру вязко-хрупкого перехода, предел текучести металла и его способность сопротивляться хрупкому разрушению. Измельчение зерен увеличивает сопротивление сплавов и сталей к трещинообразованию и снижает температуру перехода из вязкого состояния в хрупкое. Кроме того, процессы разрушения сильно зависят от структуры металла на микроскопическом уровне. Например, высокоуглеродистые стали могут обладать повышенной хрупкостью из-за образования больших карбидных частиц, которые служат источниками трещин.
Петербургский завод прецизионных сплавов выпускает широкий ассортимент материалов для работы в экстремальных условиях. Стали и сплавы производства ПЗПС применяются в машиностроении, электронике, энергетике и других отраслях промышленности, где требуется высокая точность оборудования и надежность металлоконструкций.
Основные группы продукции ПЗПС:
Plant products covers the various needs of modern industry. All materials are rigorously tested and comply with global standards quality standards. For questions about purchasing precision alloys and special steels, please contact phones or leave requisitions on the site. We will help you find solutions that are optimal for specific operating conditions, taking into account all technical requirements, and will ensure high reliability and durability of structures.
